Boussole du cours
Objectif : comprendre chaque mot, symbole, unité et opération avant d’utiliser la formule.
Méthode : concret → vocabulaire → calcul pas à pas → trois exemples → contrôle.
1 — Une force, c’est simplement une poussée ou une traction
Un rover peut être poussé par ses roues, tiré par un câble, freiné par le sol ou attiré vers le bas par la gravité. Chacune de ces interactions peut être représentée par une force.
Une force possède une intensité, une direction et un sens. On la représente souvent par une flèche : plus la flèche est longue, plus la force dessinée est grande.
2 — Le newton : l’unité de force
Le symbole N se lit « newton ». Une force de 1 N est celle qui donnerait à 1 kg une accélération de 1 m/s² si elle était la seule force non compensée dans cette direction.
Le point « · » signifie ici « multiplié par » entre unités.
3 — Plusieurs forces peuvent se compenser : la résultante
Supposons qu’un moteur pousse le rover vers l’est avec 500 N, tandis que les résistances s’opposent au mouvement avec 200 N vers l’ouest.
on choisit l’est positif
F moteur = +500 N
F résistances = −200 N
F résultante = 500 − 200 = +300 NLa résultante est la somme de toutes les forces avec leur direction. Ici il reste 300 N vers l’est.
4 — Première loi de Newton : sans force résultante, le mouvement ne change pas
Si la résultante des forces est nulle, un objet au repos reste au repos, et un objet déjà en mouvement conserve un mouvement rectiligne uniforme dans le modèle idéal étudié.
C’est l’idée d’inertie : un objet ne change pas spontanément sa vitesse.
5 — Deuxième loi : F = m × a
On prononce : « F égale m multiplié par a ».
- F = force résultante, en newtons ;
- m = masse, en kilogrammes ;
- a = accélération, en m/s².
Un rover de 150 kg subit une résultante de 300 N vers l’est :
a = F ÷ m = 300 ÷ 150 = 2 m/s²
6 — Troisième loi : action et réaction
Quand un moteur-fusée accélère des gaz vers l’arrière, les gaz exercent en retour une force sur le moteur vers l’avant. Les deux forces concernent deux objets différents.
On résume : si A exerce une force sur B, B exerce une force de même intensité et de sens opposé sur A.
7 — Trois exemples guidés
Exemple A — Accélérer un rover
Masse 200 kg, résultante 400 N.
a = 400 ÷ 200 = 2 m/s²Exemple B — Forces qui s’équilibrent
Un câble tire à +600 N, une force opposée vaut −600 N.
F résultante = +600 − 600 = 0 NDans le modèle, il n’y a pas d’accélération liée à ces forces : la vitesse ne change pas.
Exemple C — Retrouver la force nécessaire
On veut donner une accélération de 0,5 m/s² à une charge de 1 000 kg.
F = 1 000 × 0,5 = 500 N8 — Méthode pratique : dessiner d’abord les forces
Avant une équation, dessinez l’objet étudié puis toutes les forces qui s’exercent sur lui. Choisissez ensuite un axe positif. C’est seulement après que les signes + et − deviennent naturels.
- choisir l’objet ;
- dessiner les forces ;
- choisir l’axe ;
- additionner les composantes ;
- utiliser F = m × a.
9 — Exercices corrigés
Exercice 1
800 N vers l’est et 300 N vers l’ouest : résultante ?
Exercice 2
Une masse de 250 kg accélère à 1,2 m/s². Force résultante ?
Exercice 3
Pourquoi les forces d’action-réaction ne s’annulent-elles pas dans le bilan d’un seul objet ?